تولید ولتاژ بالا و استانداردهای ایمنی آن

ولتاژ بالا یک پتانسیل الکتریکی به اندازه کافی بزرگ است که باعث آسیب یا آسیب می شود. در برخی از صنایع ، ولتاژ بالا به ولتاژ بالاتر از آستانه خاص اشاره دارد. تجهیزات و هادی های حامل ولتاژهای بالا به الزامات و رویه های ایمنی ویژه نیاز دارند.ولتاژ بالا برای توزیع برق ، لوله های اشعه کاتد ، تولید اشعه ایکس و پرتوهای ذرات ، تولید قوسهای برقی ، برای احتراق ، لوله های فوتومپرپلی ، لوله های خلاء تقویت کننده قدرت بالا و سایر کاربردهای صنعتی ، نظامی و علمی.

تعریف

تعریف عددی ولتاژ بالا به متن بستگی دارد. دو فاکتورهای در نظر گرفته شده هنگام طبقه بندی ولتاژ به عنوان ولتاژ بالا پتانسیل ایجاد جرقه در هوا هستند و در صورت لمس یا نزدیک شدن خطر شوک.کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک و همتایان ملی آن (IET ، IEEE ، VDE و غیره) ولتاژ بالا را به عنوان AC بالاتر از 1000 ولت و DC حداقل 1500 ولت تعریف می کنند.در ایالات متحده ، موسسه استاندارد ملی آمریکا (ANSI) رتبه بندی ولتاژ اسمی را برای 60 هرتز سیستم الکتریکی بالاتر از 100 V.Specifics به طور خاص تعیین می کند ، ANSI C84.1-2020 ولتاژ بالا را به عنوان 115 کیلو ولت به 230 کیلو ولت ، ولتاژ فوق العاده 345kV تعریف می کند. به 765 کیلو ولت ، و ولتاژ فوق العاده بالا به عنوان استاندارد 1100kV British BS 7671: 2008 ولتاژ بالایی را بین هادی های بالاتر از 1000 VAC یا 1500 ولت جریان مستقیم غیر ریپل یا هرگونه اختلاف ولتاژ بین یک هادی و زمین بیشتر از 600 VAC یا 900 تعریف می کند. v جریان مستقیم غیر موج دار.در برخی از حوزه های قضایی ، برق فقط برای کلاس های ولتاژ خاص مجوز داده می شود. به عنوان مثال ، مجوز الکتریکی در یک زیرزمین تخصصی که سیستم های HVAC ، سیستم های زنگ خطر ، سیستم های دوربین مدار بسته و غیره را نصب می کند ، ممکن است مجاز به نصب سیستم هایی با حداکثر ولتاژ بین هادی ها باشد. از 30 ولت و ممکن است مجاز به کار روی مدارهای ولتاژ اصلی نباشد. عموم مردم ممکن است مدارهای قدرت خانگی (100 تا 250 VAC) را بالاترین بدانند.ولتاژ بیش از 50 ولت اغلب باعث می شود مقدار خطرناک جریان از طریق شخصی که دو نقطه روی مدار را لمس می کند ، جریان یابد ، بنابراین استانداردهای ایمنی برای چنین مدارها محدودتر هستند.در مهندسی خودرو ، ولتاژ بالا به عنوان ولتاژ در محدوده 30 تا 1000 VAC یا 60 تا 1500 VDC تعریف شده است.تعریف ولتاژ فوق العاده بالا (EHV) همچنین به زمینه بستگی دارد. مهندسی انتقال نیرو ، EHV به عنوان ولتاژ در محدوده 345،000-765،000 V. طبقه بندی می شود. در سیستم های الکترونیکی ، منبع تغذیه ای که بیش از 275،000 ولت را فراهم می کند منبع تغذیه ولتاژ فوق العاده بالا ، و اغلب در آزمایش های فیزیک مورد استفاده قرار می گیرد. ولتاژ شتاب یک لوله اشعه کاتدی تلویزیون را می توان به عنوان ولتاژ فوق العاده بالا یا ولتاژ بالا یا فوق العاده بالا (EHT) در مقایسه با سایر منابع ولتاژ موجود در دستگاه توصیف کرد. منبع تغذیه از 5 کیلو ولت تا حدود 30 کیلو ولت است.

تولید

ولتاژهای درگیر در جرقه استاتیک ، که در شرایط رطوبت کم رایج است ، همیشه بالاتر از 700 ولت است. به عنوان مثال ، جرقه ای از درب اتومبیل در زمستان می تواند ولتاژهای تا 20،000 ولت را شامل شود.ژنراتورهای الکترواستاتیک مانند ژنراتورهای Van de Graaff و ماشین های Wimshurst می توانند ولتاژهایی را که به یک میلیون ولت نزدیک می شوند تولید کنند ، اما به طور معمول جریانهای کم تولید می کنند. سیم پیچ القایی در اثر بازگرداندن عمل می کند ، و در نتیجه یک ولتاژ بیشتر از نسبت چرخش ولتاژ ورودی است. جریانهای بالاتری نسبت به موتورهای الکترواستاتیک تولید کنید ، اما به دلیل تعداد سیم های مورد نیاز برای سیم پیچ های ثانویه ، هر دو برابر ولتاژ خروجی مورد نیاز وزن را دو برابر می کند. بنابراین ممکن است با اضافه کردن چرخش بیشتر سیم ، آنها را به ولتاژهای بالاتر تبدیل کند. Cockcroft-Walton Multiplier را می توان برای ضرب ولتاژ تولید شده توسط یک سیم پیچ القایی استفاده کرد. از سوئیچ های دیود برای تولید انرژی DC برای شارژ نردبان خازن استفاده می کند. کویل های Tesla از رزونانس استفاده می کنند ، سبک وزن هستند و به نیمه هادی نیاز ندارند.بزرگترین جرقه ها آنهایی هستند که به طور طبیعی توسط لایتنینگ تولید می شوند. یک پیچ رعد و برق منفی به طور متوسط ​​30 تا 50 کیلو آمپر حمل می کند ، 5 کولومب بار را حمل می کند و 500 مگالژول انرژی را از بین می برد (معادل 120 کیلوگرم TNT ، یا به اندازه کافی برای روشن کردن یک لامپ 100 واتی برای حدود 2 ماه). ، یک پیچ رعد و برق مثبت مثبت (از بالای رعد و برق) ممکن است 300 تا 500 کیلو آمپر حمل کند ، تا 300 کولب بار حمل و نقل ، اختلاف بالقوه حداکثر 1 گیگاوولت (میلیارد ولت) داشته باشد و ممکن است 300 GJ انرژی را از بین ببرد. . جریانهای اوج بزرگتر ممکن است برای صدها میلی ثانیه جریان داشته باشند و آنها را نسبت به رعد و برق منفی پر انرژی تر کند.

استانداردهای ایمنی الکتریکی

ایمنی الکتریکی سیستم اقدامات سازمانی و وسایل فنی برای محافظت از کارگران در برابر اثرات مضر و خطرناک جریان های الکتریکی ، قوس ها ، زمینه های الکترومغناطیسی و برق استاتیک است.

رعد و برق و محافظت از زمین

سیستم های رعد و برق و حفاظت از زمین برای محافظت از افراد ، سازه ها ، محافظت از ساختمان ها در برابر آسیب های مکانیکی ناشی از اثرات رعد و برق و خطرات آتش سوزی ، خطوط انتقال و تجهیزات الکتریکی از شوک و بیش از حد ضروری است.

سیستم های محافظت از زمین

• سیستم TT.

• سیستم TN.

• سیستم IT.

سیستم های محافظت از رعد و برق

• میله های رعد و برق (ساده یا با سیستم ماشه)

• هادی رعد و برق با سیم کشش.

• هادی رعد و برق با قفس مش (قفس فارادی)

اثرات فیزیولوژیکی برق

• شوک الکتریکی برای انسان می تواند باعث ناتوانی دائمی یا مرگ شود. بزرگی ، فرکانس و مدت زمان جریان بر آسیب تأثیر می گذارد. اثرات یک شوک الکتریکی می تواند باشد: قلب ضرب و شتم به طور عادی ، جلوگیری از تنفس فرد ، باعث اسپاسم عضلات می شود. ویژگی ها همچنین می تواند بر نتیجه یک شوک تأثیر بگذارد.

• از تماس غیرمستقیم - با قطع خودکار سیستم های TT ، قطع خودکار سیستم های TN ، قطع خودکار گسل های ثانویه در سیستم های فناوری اطلاعات ، اقدامات لازم برای جلوگیری از تماس مستقیم یا غیرمستقیم بدون قطع خودکار برق می توان از آن جلوگیری کرد.

• از تماس مستقیم - می توان با محافظت از عایق قطعات زنده ، محافظت از سد یا محوطه ، اقدامات محافظ جزئی ، اقدامات محافظ ویژه جلوگیری کرد.